ЭЛТ представляет собой стеклянную колбу с плоским основанием-экраном, покрытым с внутренней стороны люминофором. В колбе размещено несколько электродов. Катод 1 нагревается подогревателем 6 до температуры около 1100 К. Под воздействием электростатического поля ускорения, создаваемого катодом и анодом 2, электроны с поверхности нагретого катода устремляются в сторону анода и экрана 3. Эти электроны проходят через фокусирующую систему 5 и образуют узкий пучок, который, ударяясь о поверхность экрана, вызывает вторичную эмиссию и свечение люминофора. Пучок электронов отклоняется электростатической или электромагнитной отклоняющей системой 4.
Графические изображения могут формироваться двумя способами.
В векторном дисплее электронный луч непрерывно «вырисовывает» контур изображения. Само изображение формируется из отдельных элементарных отрезков (векторов).
В растровых дисплеях изображение получается с помощью матрицы точек, которые могут «светиться», а могут быть невидимыми: электронный луч пробегает по строкам экрана, подсвечивая требуемые точки (зёрна) люминофора.